卷积ldpc码流水线译码器改进方法

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1、卷积LDPC码流水线译码器改进方法　　摘要：较高的译码复杂度和较长的初始译码时延是卷积LDPC码流水线译码器两个潜在的问题。本文提出一种通过在计算校验节点信息时引入乘积因子的方法降低各节点信息之间的相关性，从而提高译码效率，一定程度上降低了译码迭代次数。仿真结果表明，该译码算法缩短了译码器的初始时延，同时也降低了译码复杂度，从而使得译码器的性能得到改善。关键词：卷积码LDPC码乘积因子流水线译码器中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）01-0183-031引言与Turbo码类似，LDPC

2、（low-densityparity-check）分组码也是一种可以很好地靠近香农限的码型。LDPC码最早有Gall9ager在20世纪60年代提出[1]，然而，当时LDPC码被认为不具有太大的实用性，因此，很少有人对此做太多的研究工作。直至1981年Tanner提出了一种校验矩阵的图形表示方法（Tanner图），特别是由Wiberg，MacKay和Neal，Kou等做出的重新研究工作以来，与LDPC码相关的分析和设计工作对学术界人士产生了极大的吸引力。为了能够得出LDPC码在采用迭代译码算法的性能界限，几种分析工具在[2]

3、，[3]种被提出，这些分析工具可以成功的设计出接近香农限的LDPC码。分组LDPC码的卷积形式，卷积LDPC码在[4]中第一次被提出。与分组码LDPC码类似，卷积LDPC码由稀疏校验矩阵定义，以致可以采用迭代译码算法进行译码。此外，卷积LDPC码编码器结构简单，编码效率高，其特有的流水线式结构的译码器潜在的需要较长的初始译码时延和较大的存储空间。但对于这种流水线式结构的译码器而言，硬件实现比较简单，且当初始时延结束后，译码器可以持续不断地输出译码数据流。此外，卷积LDPC码的编码长度是半无限长的，即在确定一个基础的卷积LDP

4、C校验矩阵以后可以对无穷多的信息比特进行编码。这就使得卷积LDPC码适用于一些视频直播等此类对初始时延要求不高的实时通信环境。然而，对于一些对初始时延要求比较高的应用环境，最小化译码初始时延是非常必要的。而卷积LDPC码译码器的初始时延和存储空间大小都与迭代次数和卷积码的记忆长度成正比。在本文中，我们提出一种改进的译码方法以缩短初始译码时延和减小译码所需的存储空间。9本文的基本架构如下：第二部分简要的介绍LDPC码的基本概念；第三部分分析卷积LDPC码在加性白噪声信道下的的译码算法并描述流水线译码器的具体译码流程以及改进方法

5、；第四部分得出仿真图并分析仿真结果；第五部分总结全文并给出结论。2卷积LDPC码首先给出一组码率的二进制卷积LDPC码的简单定义定义（具体的描述参见文献[4]）。设（1）其中且为信息序列。经过编码器，此序列被编码为序列（2）其中且。假设编码器为系统结构，则其中且为长度为的校验位矢量。编码后的序列需满足（3）其中为卷积LDPC码校验矩阵的转置，形式如下：子矩阵是的二进制子矩阵，表示如下：（4）其具有以下性质：（1）。（2）一定存在一个使得。（3）必满秩。9上述为卷积LDPC码的记忆长度，为译码约束长度。其中，决定了斜向非零区域

6、的宽度。较小的行汉明权重保证了校验矩阵的稀疏性，即其中表示第行的行向量。若中每行1的个数为确定值且从第列开始每列1的个数都为，且校验矩阵的其它元素皆为0，则称此卷积LDPC码是规则的，表示为。若校验矩阵满足，则称卷积LDPC码是周期为的卷积LDPC码。文献[4]具体描述了如何由LDPC分组码的基础校验矩阵构造周期卷积LDPC码校验矩阵。本文所讨论的卷积LDPC码，笔者随机选择一LDPC分组码的校验矩阵并根据文献[4]给出的具体流程将其转化成卷积LDPC码校验矩阵的形式。3译码算法及复杂度分析在经典编码理论领域里，衡量分组码和

7、卷积码性能的标准有两个：译码复杂度和译码可靠性。对于最大似然比译码算法来说，译码复杂度随着分组码的码长以及卷积码的记忆长度的增加呈指数增长[5]。现代编码理论在处理LDPC码时大多采用迭代译码算法。其译码复杂度通常用每比特或者每一次迭代的运算次数来描述，大部分情况下，这个数字是一个固定值，也就是说，此值与分组码的长度或者卷积码的记忆长度无关。然而，对于变量节点度数大于2的LDPC码来说，当SNR大于某个固定值（对于AWGN信道来说）或交叉/擦出概率小于某个固定值（对于BSC/BEC信道来说），且分组码的码长或者卷积码的记忆长

8、度趋于无穷大时，误码率随着迭代次数的增加至少呈双指数减小[6]。这一特性使得较大码长的分组码以及较大记忆长度的卷积码采用迭代译码变得可行。9对于半无限长的卷积LDPC码来说，也可以采用迭代译码算法进行译码。尽管对应的Tanner图有无穷多个变量节点，但连接同一个检验节点的两个变量节点之间的